DE4342439C2 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung - Google Patents
Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer ÜberbrückungskupplungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler nach dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einem bekannten Drehmomentwandler der eingangs genannten
Art (GB-PS 14 85 085) sind die Reibscheiben in einer gegenüber
dem Druckmittel durch die massiven Reibscheibenträger, durch
die massive Widerlagerscheibe und durch den massiven Axialkol
ben abgekapselten Kammer angeordnet, so daß sich Schwierig
keiten für die Wärmeabführung bei eingerückter Überbrückungskupplung
ergeben.
Aus der GB-PS 1 452 721 ist eine Antriebsanordnung für ein
Kraftfahrzeug bekannt, bei der eine Gasturbine ein Planetenrä
der-Gangwechselgetriebe antreibt. Um eine Drehzahl- und Drehmo
mentanpassung zwischen Gasturbine und Gangwechselgetriebe unter
Anfahrbedingungen zu erreichen, sind im Kraftfluß zwischen die
sen beiden Antriebskomponenten eine hydrodynamische Kupplung und
eine Lamellenkupplung vorgesehen, welche relativ zueinander im
Kraftfluß parallel liegen. Baulich ist die hydrodynamische Kupp
lung, welche mehr im Leerlaufbereich der Gasturbine arbeitet und
daher nur mit einer geringen Übertragungsfähigkeit ausgelegt
ist, mit ihren beiden Schaufelrädern konzentrisch außen zu der
Lamellenkupplung angeordnet, welche auf das maximale Drehmoment
ausgelegt ist und im Anfahrzustand mit Schlupf arbeitet. Eine
das zentripetal durchströmte Turbinenrad der hydrodynamischen
Kupplung drehbar aufnehmende Gehäuseschale ist mit der Außen
schale des Pumpenrades der hydrodynamischen Kupplung druckdicht
und bewegungsfest sowie mit dem Turbinenrad durch die mittels ei
nes Kupplungsstellgliedes der Axialkolbenbauart betätigbare La
mellenkupplung verbunden. Die Lamellen sind abwechselnd an zwei
ringförmigen Reibscheibenträgern drehfest gehaltert, welche kon
zentrisch zur Kupplungsdrehachse ausgerichtet sind. Es ist ein
gehäuseinnerer Kupplungsraum vorgesehen, welcher in der einen
Richtung der Kupplungsdrehachse von einer radialen Abschlußwand
der Gehäuseschale und in der entgegengesetzten Richtung durch
eine mit der Außenschale des Turbinenrades einstückig ausgebil
dete Antriebsscheibe, welche das Turbinenrad sowohl mit dem in
neren Reibscheibenträger als auch mit einer zum Gangwechselge
triebe führenden Zwischenwelle verbindet, begrenzt ist. Der
Kupplungsraum weist an einer radial äußeren Stelle eine Strö
mungsverbindung mit einem Ringspalt zwischen dem Pumpenrad und
dem Turbinenrad sowie an einer radial inneren Stelle eine Strö
mungsverbindung mit einer Druckmittelleitung auf die Reibschei
benträger, welche radiale Durchflutungsöffnungen aufweisen, sind
mit ihrer gesamten Länge quer in der zwischen den beiden Strö
mungsverbindungen sich einstellenden Strömung des Kupplungsrau
mes liegend angeordnet. Bei dieser bekannten Antriebsanordnung
ist der Kupplungsraum zentrifugal durchströmt, wobei die aus dem
Kupplungsraum austretende Strömungsmenge, welche die Wärme aus
der Lamellenkupplung abführen muß, über den radial innen liegen
den Ringspalt zwischen dem Pumpenradeintritt und dem Turbinen
radaustritt dem inneren hydrodynamischen Arbeitskreislauf der
hydrodynamischen Kupplung zugeführt wird, so daß dessen Arbeits
temperatur zwangsläufig ansteigen muß. Zumindest die über die
Lamellenkupplung zugeführte Strömungsmenge tritt aus dem inneren
hydrodynamischen Arbeitskreislauf über den radial äußeren Ring
spalt zwischen dem Pumpenradaustritt und dem Turbinenradeintritt
in einen zusätzlich erforderlichen Rückführkanal aus, für den
ein Spalt zwischen einer zweiten radialen Abschlußwand der Ge
häuseschale und der Antriebsscheibe der Zwischenwelle verwendet
ist.
Aus der EP 0 409 088 A2 ist ein gattungsfremder hydrodynamischer
Drehmomentwandler bekannt, bei dem eine ein Turbinenrad drehbar
aufnehmende glockenförmige Gehäuseschale mit der Außenschale ei
nes Pumpenrades druckdicht und bewegungsfest sowie mit dem Tur
binenrad durch eine mittels eines Kupplungsstellgliedes der
Axialkolbenbauart betätigbare Überbrückungskupplung verbunden
ist. Zwei beiderseits einer einzelnen inneren Reibscheibe, die
durch einen Torsionsdämpfer mit der Nabe des Turbinenrades ver
bunden ist, angeordnete äußere Reibscheiben der Überbrückungskupplung
sind an einem ringförmigen Reibscheibenträger drehfest
gehaltert, welcher konzentrisch zur Wandlerdrehachse ausgerich
tet ist. Ein gehäuseinnerer Kupplungsraum, welcher in der einen
Richtung der Wandlerdrehachse von einem mit dem Reibscheibenträ
ger einstückig ausgebildeten Gehäuseeinsatz in Form eines Blech
preßteiles, das bewegungsfest an einer radikalen Abschlußwand der
Gehäuseschale gehaltert ist, und in der entgegengesetzten Rich
tung durch das Turbinenrad begrenzt ist, weist an einer radial
äußeren Stelle eine Strömungsverbindung mit einem Ringspalt zwi
schen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad sowie an einer radial
inneren Stelle eine Strömungsverbindung mit einer Wandlerleitung
auf. Der Reibscheibenträger und die Reibscheiben sind an einer
Stelle des Kupplungsraumes angeordnet, welche radial außen zu
dem Ringspalt liegt. Das Turbinenrad ist zentrifugal durch
strömt, so daß sich im Kupplungsraum ebenfalls eine zentrifugale
Strömung einstellt, von der zu Kühlzwecken eine Teilmenge in die
Überbrückungskupplung, wenn diese sich im ausgerückten Zustand
befindet, eintritt und aus letzterer mit axialem Strömungssinn
über die axialen Aufnahmenuten des Reibscheibenträgers wieder
austritt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentli
chen darin, bei einem gattungsgemäßen Drehmomentwandler eine
störungsfreie Wärmeabführung zu schaffen,
damit eine feinfühlige, genau dosierbare Steuerung des Kupp
lungsschlupfes der Überbrückungskupplung gewährleistet ist,
welche an sich zur Kraftstoffersparnis verwendet ist, anderer
seits aber auch durch Einregelung eines bestimmten Schlupfzu
ständen die Übertragung von Drehmomentungleichförmigkeiten des
Antriebsmotores auf den dem Drehmomentwandler im Kraftfluß
nachgeordneten Antriebsstrang verhindern soll.
Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kenn
zeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter
Weise gelöst.
Bei dem Drehmomentwandler nach der Erfindung ist der Einfluß
von durch Reibarbeit erzeugter Wärme auf die Steuerung des
Kupplungsschlupfes gering gehalten, weil die Reibscheiben in
einem vom Ringspalt zwischen Pumpenradaustritt und Turbinen
radeintritt abgezweigten äußeren Kühlölstrom angeordnet sind.
Zu einer Intensivierung des Kühlölstromes durch die Überbrüc
kungskupplung trägt bei dem Drehmomentwandler nach der Erfin
dung auch die Maßnahme gemäß Patentanspruch 2 bei.
Bei dem Drehmomentwandler nach der Erfindung wird der Effekt
einer zentripetalen Durchströmung der Überbrückungskupplung
durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 3 verstärkt.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung einer in der Zeichnung schematisch darge
stellten Ausführungsform.
Ein
hydrodynamischer Drehmomentwandler 5 weist eine glockenförmige Ge
häuseschale 9 auf, welche in der üblichen Weise über radial
äußere Schraubbefestigungen 60 sowohl mit einem Anlasserzahn
kranz 61 als auch mit einer in den Richtungen einer Wandler
drehachse 26-26 flexiblen Antriebsscheibe 62 drehfest verbunden
ist. Die Antriebsscheibe 62 ist in bekannter Weise über radial
innen liegende Schraubbefestigungen 63 mit einem Abtriebs
flansch 64 einer Kurbelwelle 65 eines Antriebsmotores drehfest
verbunden. Die u. a. ein zentripetal durchströmtes Turbinenrad 7
drehbeweglich aufnehmende Gehäuseschale 9 ist mit einer Außen
schale 11 eines Pumpenrades 13 bei 66 druckdicht und
bewegungsfest verbunden. Eine Außenschale 59 des Turbinenrades
7 weist einen radial inneren Flansch 67 auf, welcher mit einer
Radnabe 25 bewegungsfest verbunden ist. Die Radnabe 25 ist
durch korrespondierende axiale Keilnutenverzahnungen 68 mit
einer zur Wandlerdrehachse 26-26 zentralen Turbinenradwelle 29
drehfest verbunden, welche eine Zentralöffnung 69 einer
radialen Abschlußwand 70 eines den Drehmomentwandler 5 aufneh
menden Außengehäuses 71 mit Spiel durchsetzt. Der innere hy
drodynamische Arbeitskreislauf des Drehmomentwandlers 5 wird in
bekannter Weise durch ein zwischen Turbinenrad 7 und Pumpenrad
13 liegendes Leitrad 72 vervollständigt, dessen Nabe 73 in der
üblichen Weise durch einen Freilauf 74 auf einer von der Tur
binenradwelle 29 durchsetzten hohlen Statorwelle 42 abgestützt
ist, welche ihrerseits durch einen Preßsitz unbeweglich in der
Zentralöffnung 69 festgelegt ist. An der Innenseite der Ab
schlußwand 70 ist eine Zahnradpumpe 75 angeordnet, welche von
einer von der Statorwelle 42 durchsetzten hohlen Pumpenwelle 76
angetrieben ist, welche mit einer Nabe 77 der Außenschale 11
des Pumpenrades 13 bewegungsfest verbunden ist.
Der innere hydrodynamische Arbeitskreislauf des Drehmoment
wandlers 5 ist an zwei Stellen an einen äußeren Druckmittel-
Kreislauf zur bedarfsweisen Einschaltung eines Ölkühlers durch
eine Regelvorrichtung angeschlossen, mit der auch die Zahnrad
pumpe 75 in Verbindung steht. So geht von der nicht darge
stellten Regelvorrichtung eine Wandlerzulaufleitung ab, welche
mit einem axialen Ringspalt 80 zwischen der Statorwelle 42 und
der Pumpenwelle 76 verbunden ist. Der Ringspalt 80 kommuniziert
mit einem radialen Ringspalt 81, welcher durch die Naben 73 und
77 eingeschlossen wird und an einer Stelle 79 zwischen dem
Leitradaustritt und dem Pumpenradeintritt in den inneren hy
drodynamischen Arbeitskreislauf ausmündet.
Zu der nicht dargestellten Regelvorrichtung führt eine Wand
lerrücklaufleitung, welche von einem axialen Ringspalt 41 zwi
schen der Turbinenradwelle 29 und der Statorwelle 42 abgeht.
Der axiale Ringspalt 41 kommuniziert mit einem radialen Ring
spalt 82, welcher durch die Radnabe 25 und die Freilaufkupplung
74 eingeschlossen wird und an einer Stelle 78 zwischen dem
Turbinenradaustritt und dem Leitradeintritt mit dem inneren
hydrodynamischen Arbeitskreislauf kommuniziert.
Zwischen einer vorderen radialen Abschlußwand 33 der Gehäuse
schale 9 und dem Turbinenrad 7 ist ein ringförmiger, zur Wand
lerdrehachse 26-26 konzentrisch liegender Kupplungsraum 32
vorgesehen, durch den ein Teilstrom des äußeren Druckmittel-
Kreislaufes gelegt ist. Zu diesem Zweck geht von einem radial
außen liegenden Ringspalt 36 zwischen dem Pumpenradaustritt 37
und dem Turbinenradeintritt 38 ein Strömungsspalt 35 zwischen
der Gehäuseschale 9 und der Außenschale 59 ab, der an einer
Stelle 34 in den Kupplungsraum 32 einmündet, welche zum Kupp
lungsraum 32 radial außen liegt. Der Kupplungsraum 32 kommuni
ziert an einer radial innen liegenden Stelle 39 über eine
Strömungsverbindung 40 mit dem radialen Ringspalt 82, welcher
über den axialen Ringspalt 41 an die Wandlerrücklaufleitung
angeschlossen ist.
Im Kupplungsraum 32 sind zwei ringförmige, im Durchmesser un
terschiedliche Reibscheibenträger 43 und 44 einer Überbrüc
kungskupplung 17 so konzentrisch zur Wandlerdrehachse 26-26
angeordnet, daß beide über ihre gesamte Länge von der zentri
petalen Strömung im Kupplungsraum 32 beaufschlagt sind und der
größere Reibscheibenträger 43 mit seinem einen Stirnende an der
Außenschale 59 und der andere Reibscheibenträger 44 mit seinem
entgegengesetzt liegenden Stirnende an der Abschlußwand 33 je
weils unbeweglich festgelegt sind.
Die Reibscheibenträger 43 und 44 sind jeweils mit radialen
Durchflutungsdurchgängen versehen, um die an ihnen drehfest und
axial verschiebbar gehalterten Reibscheiben 19 und 20 mit Öl zu
beaufschlagen. Dies wird dadurch begünstigt, daß die Reib
scheiben 20 im Schlupfbetrieb oder auch im ausgerückten Zustand
der Überbrückungskupplung 17 sich mit der Kurbelwelle 65
drehen, und weil die Reibscheiben 20 an ihren radialen Stirn
seiten in bekannter Weise mit Ölfördernuten versehen sind.
Die Reibscheiben 19 und 20 sind axial zwischen einem Druckstück
49 - das durch ein Kupplungsstellglied 15 der Axialkolbenbauart
betätigbar ist - und einer ringförmigen Axiallagerscheibe 83
angeordnet, welche drehfest und an sich axial verschiebbar am
äußeren Reibscheibenträger 43 gehaltert ist. Die Axiallager
scheibe 83 stützt sich unter dem Einfluß der Einrückkräfte an
einem axialen Widerlager 24 in Form eines in eine innere Um
fangsnut des Reibscheibenträgers 43 eingesetzten Sicherungs
ringes ab.
Das Druckstück 49 ist einteilig mit einem Axialkolben 21 aus
gebildet, welcher in einer Arbeitsdruckkammer 23 der Radnabe 25
in der üblichen Weise druckdicht und verschiebbar aufgenommen
ist. Die Arbeitsdruckkammer 23 ist durch quer zur Wandlerdreh
achse 26-26 verlaufende Bohrungen 31 mit einem zwischen der
Radnabe 25 und der Turbinenradwelle 29 ausgebildeten Ringkanal
27 verbunden, welcher seinerseits durch quer zur Wandlerdreh
achse 26-26 verlaufende Bohrungen 28 der Turbinenradwelle 29
mit einem axialen Druckkanal 30 der Turbinenradwelle 29 ver
bunden ist.
Der Ringkanal 27 wird in den Richtungen der Wandlerdrehachse
26-26 durch zwei metallische Ringeinsätze 84 und 85 begrenzt,
welche durch Preßsitz unbeweglich gegenüber der Radnabe 25 fi
xiert und durch je einen Dichtungsring 86 gegenüber der Turbi
nenradwelle 29 abgedichtet sind. Der axiale Druckkanal 30 ist
an seinem der Abschlußwand 33 zugekehrten Ende durch einen Ku
gelverschluß 87 druckfest abgedichtet. Auf diese Weise ist die
Druckmittelführung von der Turbinenradwelle 29 zur Arbeits
druckkammer 23 sowohl frei von relativ zueinander drehenden
Dichtflächen als auch frei von nach außen wirkenden axialen
Druckkräften, d. h., die relativ elastische Gehäuseschale 9 -
und insbesondere deren radiale Abschlußwand 33 - sind frei von
Druckkräften, welche von der Druckmittelzuführung in dem Be
reich zwischen Arbeitsdruckkammer 23 und Druckkanal 30 herrüh
ren können.
Die mit dem Druckstück 49 zusammenarbeitende äußere Reibscheibe
19 und die Arbeitsdruckkammer 23 sind jeweils zum Turbinenrad 7
drehfest angeordnet. Zwischen Arbeitskolben 21 und Arbeits
druckkammer 23 ist eine Verdrehsicherung in Form eines am Ar
beitskolben 21 ausgebildeten axialen Sicherungsbolzens 47 und
einer korrespondierenden Aufnahme 48 in der Wand der Arbeits
druckkammer 23 vorgesehen, um ungewollte Relativdrehungen zwi
schen Kolben und Turbinenrad zu vermeiden.
Die Strömungsverbindung 40 zwischen der radial innen liegenden
Stelle 39 des Kupplungsraumes 32 und dem axialen Ringspalt 41
ist durch eine oder mehrere axiale Durchgangsbohrungen 40a der
Radnabe 25 hergestellt, welche an einem Ende in den Kupplungs
raum 32 und am anderen Ende in den mit dem axialen Ringspalt 41
kommunizierenden Ringspalt 82 ausmünden.
Der innere Reibscheibenträger 44 ist mit der Abschlußwand 33
bewegungsfest verbunden.
Der Druckkanal 30 steht mit einer Regelvorrichtung zur Regelung
des Kupplungsschlupfes sowie zur Absenkung des Kupplungsmo
mentes bei Gangschaltungen in Verbindung.
Claims (3)
1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler, bei dem eine ein zen
tripetal durchströmtes Turbinenrad drehbar aufnehmende
glockenförmige Gehäuseschale mit der Außenschale eines Pumpen
rades druckdicht und bewegungsfest sowie mit dem Turbinenrad
durch eine mittels eines Kupplungsstellgliedes der Axialkol
benbauart betätigbare Überbrückungskupplung verbunden ist, und
bei dem die Reibscheiben der Überbrückungskupplung abwechselnd
an zwei ringförmigen Reibscheibenträgern drehfest gehaltert
sind, welche konzentrisch zur Wandlerdrehachse ausgerichtet
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein gehäuseinnerer Kupplungsraum (32) vorgesehen ist,
welcher in der einen Richtung der Wandlerdrehachse (26-26) von
einer radialen Abschlußwand (33) der Gehäuseschale (9 oder 10)
und in der entgegengesetzten Richtung durch das Turbinenrad (7
oder 8) begrenzt ist, und daß der Kupplungsraum (32) an einer
radial äußeren Stelle (34) eine Strömungsverbindung (35) mit
einem Ringspalt (36) zwischen dem Pumpenradaustritt (37) und
dem Turbinenradeintritt (38) sowie an einer radial inneren
Stelle (39) eine Strömungsverbindung (40) mit einer Wandler
rücklaufleitung (Ringspalt 41) aufweist, und daß die Reib
scheibenträger (43, 44 oder 45, 46) - mit radialen
Durchflutungsöffnungen versehen - mit ihrer gesamten Länge quer
in der zwischen den beiden Strömungsverbindungen (35 und 40)
sich einstellenden zentripetalen Strömung des Kupplungsraumes
(32) liegend angeordnet sind.
2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Stirnseiten der an dem einen Reibscheibenträger (44
oder 46) gehalterten Reibscheiben (20) Ölfördernuten vorgesehen
sind.
3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsverbindung (40) zwischen der radial inneren
Stelle (39) des Kupplungsraumes (32) und der Wandlerrücklauf
leitung (Ringspalt 41) wenigstens eine axiale Durchgangsbohrung
(40a) der Radnabe (25) des Turbinenrades (7 oder 8) enthält.
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